高中物理《探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系》物理同步練習(xí)（人教版必修1）

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111 課后階度練習(xí) A級(jí)　基礎(chǔ)鞏固題 1．在該實(shí)驗(yàn)中關(guān)于操作步驟“測(cè)量彈簧原長(zhǎng)和豎直懸掛彈簧”的先后順序，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．先測(cè)量原長(zhǎng)，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測(cè)量原長(zhǎng) C．先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響 D．先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重 答案：BD 2．以下是做“探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所需的部分器材：鉤碼、彈簧、鐵架臺(tái)、刻度尺、三角板，還需要的器材是__________． 答案：坐標(biāo)紙和重錘 解析：坐標(biāo)紙作圖探索F－x關(guān)系；調(diào)整刻度尺豎直要用重錘． 3．做“探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái) B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)．其下端在刻度尺上的刻度L C．將鐵架臺(tái)固定在桌子上(也可在橫梁的另一端掛上一定的配重)，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺 D．依次在彈簧下端掛上2個(gè)，3個(gè)，4個(gè)……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼 E．以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系式．首先嘗試寫(xiě)成一次函數(shù)，不行寫(xiě)成二次函數(shù) F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 G．整理儀器 請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái)，為：__________ 答案：CBDAEFG 4．下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是 (　　) A．實(shí)驗(yàn)中k的具體數(shù)值必須計(jì)算出來(lái) B．如果沒(méi)有測(cè)出彈簧原長(zhǎng)，用彈簧長(zhǎng)度L代替x，F(xiàn)－L圖線(xiàn)也是過(guò)原點(diǎn)的一條直線(xiàn) C．利用F－x直線(xiàn)可求出k值 D．實(shí)驗(yàn)時(shí)要把所有點(diǎn)連到線(xiàn)上，才能探索得到真實(shí)規(guī)律 答案：C 解析：本實(shí)驗(yàn)是探究彈力F和彈簧伸長(zhǎng)量x之間的關(guān)系，若畫(huà)出F－x圖象，則斜率為k值，若用彈簧長(zhǎng)度L代替x，則圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)，會(huì)與橫軸L有一截距L0，L0為彈簧原長(zhǎng)，所以A、B錯(cuò)，C對(duì)．把描出的各點(diǎn)連線(xiàn)時(shí)，不一定把所有的點(diǎn)都連在線(xiàn)上．只要使不在線(xiàn)上的各點(diǎn)均勻分布在線(xiàn)的兩側(cè)即可，D錯(cuò)． B級(jí)　能力提升題 5．在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)數(shù)據(jù)作出F－Δx圖象如圖實(shí)線(xiàn)所示，可能的原因是 (　　) A.懸掛的鉤碼多，拉力超過(guò)了彈簧的彈性限度 B．用直尺測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度時(shí)，讀數(shù)小了 C．有的數(shù)據(jù)不是彈簧的伸長(zhǎng)，而是彈簧的長(zhǎng)度 D．所有數(shù)據(jù)都是用彈簧長(zhǎng)度進(jìn)行處理的 答案：A 解析：彎曲部分顯示：當(dāng)Δx達(dá)到某一值后，F(xiàn)與Δx不再成正比，以前數(shù)據(jù)成線(xiàn)性分布，說(shuō)明不是讀數(shù)問(wèn)題，而是形變超出了其彈性限度． 6．(2008山東泰安模擬)某同學(xué)在做研究彈簧的形變與外力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，測(cè)出其自然長(zhǎng)度；然后在其下部施加外力F，測(cè)出彈簧的總長(zhǎng)度L，改變外力F的大小，測(cè)出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長(zhǎng)度L的關(guān)系圖線(xiàn)如下圖所示．(實(shí)驗(yàn)過(guò)程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的) 由圖可知該彈簧的自然長(zhǎng)度為_(kāi)_________cm；該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_________N/m. 答案：10　50 解析：當(dāng)外力F大小為零時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度即為原長(zhǎng)，得原長(zhǎng)為10cm；圖線(xiàn)的斜率是其勁度系數(shù)，k＝＝50N/m. 7．某小組在做“探索彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)出數(shù)據(jù)如下表所示. 彈簧長(zhǎng)度l/(cm) 2.50 3.01 3.49 4.02 4.50 5.12 砝碼重力(N) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 同學(xué)甲、乙、丙分別作出如圖甲、圖乙、圖丙所示三個(gè)圖象． 甲 乙 丙 (1)試分析三位同學(xué)所作圖象的函數(shù)關(guān)系，并比較三個(gè)函數(shù)關(guān)系適用條件及區(qū)別． (2)三個(gè)函數(shù)關(guān)系中的比例系數(shù)各是什么物理意義，其單位是什么？ 分析：數(shù)學(xué)工具是表達(dá)物理規(guī)律的簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言，數(shù)學(xué)工具有代數(shù)方法和幾何方法兩種．所作函數(shù)圖象如何轉(zhuǎn)換為代數(shù)式就是完成這兩種工具的轉(zhuǎn)換．所作圖象若是一條直線(xiàn)，則代數(shù)式應(yīng)為一次函數(shù)． 解析：(1)甲同學(xué)的函數(shù)關(guān)系為 F＝100Δx， 在Δx為[0,0.02m]范圍內(nèi)適用． 乙同學(xué)的函數(shù)關(guān)系式為 F＝100(x－0.025)， 在x為[0.025m,0.045m]范圍內(nèi)適用． 丙同學(xué)的函數(shù)關(guān)系式為 Δx＝F， 在F為[0,2.0N]范圍內(nèi)適用． 三個(gè)同學(xué)所列函數(shù)式的區(qū)別在于選擇的自變量和因變量不同，甲和丙的為正比例函數(shù)，應(yīng)用比較簡(jiǎn)便；乙為一次函數(shù)，使用不簡(jiǎn)便．甲同學(xué)的函數(shù)式為胡克定律． (2)甲、乙同學(xué)函數(shù)式的比例系數(shù)表示：彈簧伸長(zhǎng)1m所需拉力的大小，單位是N/m.丙同學(xué)函數(shù)式的比例系數(shù)表示：1N的力作用在彈簧上，彈簧能伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度，單位是m/N. 8．用納米技術(shù)處理過(guò)的材料叫納米材料，其性質(zhì)與處理前相比會(huì)發(fā)生很多變化，如機(jī)械性能會(huì)成倍地增加，對(duì)光的反射能力會(huì)變得非常低，熔點(diǎn)會(huì)大大降低，甚至有特殊的磁性質(zhì)．現(xiàn)有一種納米合金絲，欲測(cè)定出其伸長(zhǎng)量x與所受拉力F、長(zhǎng)度L的關(guān)系． (1)測(cè)量上述物理量需要的主要器材是：__________、__________等． (2)若實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)請(qǐng)寫(xiě)出x與F、L間的關(guān)系式：x＝__________.(若用到比例系數(shù)，可用k表示．假設(shè)實(shí)驗(yàn)中合金絲直徑的變化可忽略) 長(zhǎng)度L/cm 伸長(zhǎng)量x/cm 拉力F/N 5.00 0.20 50.0 5.00 0.40 100.0 10.00 0.40 50.0 (3)在研究并得到上述關(guān)系的過(guò)程中，主要運(yùn)用的科學(xué)研究方法是__________(只需寫(xiě)出一種)． (4)若有一根由上述材料制成的粗細(xì)相同的合金絲的長(zhǎng)度為20cm，使用中要求其伸長(zhǎng)量不能超過(guò)原長(zhǎng)的百分之一，那么這根合金絲能承受的最大拉力為_(kāi)_________N. 答案：(1)測(cè)力計(jì)　刻度尺　(2)kFL　(3)控制變量法　(4)12.5 解析：(1)用測(cè)力計(jì)測(cè)量力的大小，用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度． (2)由題目所給數(shù)據(jù)分析可知：當(dāng)力一定時(shí)，伸長(zhǎng)量和長(zhǎng)度成正比；當(dāng)長(zhǎng)度一定時(shí)，伸長(zhǎng)量和力成正比，故有x＝kFL(取一組數(shù)據(jù)驗(yàn)證，式中的k不為零)． (3)研究伸長(zhǎng)量與拉力、長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，可以先控制某一個(gè)量不變，如長(zhǎng)度不變，再研究伸長(zhǎng)量和拉力的關(guān)系，這種方法稱(chēng)為控制變量法．這是物理實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要研究方法． (4)代入表中數(shù)據(jù)把式中的k求出，得k＝1250，再代入已知數(shù)據(jù)，L＝20cm，x＝＝0.2cm，可求得最大拉力F＝12.5N. 9．下表是某同學(xué)為探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)： 彈力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 彈簧的伸長(zhǎng)x/cm 2.6 5.0 6.8 9.8 12.4 (1)請(qǐng)你在圖中的坐標(biāo)紙上作出F－x的圖象． (2)寫(xiě)出曲線(xiàn)所代表的函數(shù)．(x用m作單位) (3)解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義． 答案：(1)如圖　(2)F＝20x (3)使彈簧每伸長(zhǎng)(或壓縮)1m所產(chǎn)生的彈力大小為20N 解析：根據(jù)已有數(shù)據(jù)選好坐標(biāo)軸每格所代表的物理量的多少是作好圖象的關(guān)鍵．作圖象的方法：用平滑的曲線(xiàn)(或直線(xiàn))將坐標(biāo)紙上的各點(diǎn)連接起來(lái)．若是直線(xiàn)，應(yīng)使各點(diǎn)均勻分布于直線(xiàn)兩側(cè)，偏離直線(xiàn)太大的點(diǎn)，應(yīng)舍去． 所以：(1)將x軸每小格取為1cm，y軸每一小格取為0.25N.將各點(diǎn)描到坐標(biāo)紙上，并連成直線(xiàn)． (2)由圖象得：F＝20x. (3)函數(shù)表達(dá)式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，表示使彈簧每伸長(zhǎng)(或壓縮)1m所需的彈力大小為20N. C級(jí)　高考模擬題 10．(2009高考廣東卷)一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的圖象如圖所示．下列表述正確的是 (　　) A．a(chǎn)的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng) B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D．測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比 答案：B 解析：由胡克定律F＝k(l－l0)知 a的勁度系數(shù)比b的大，選B. 111